DE10329669A1

DE10329669A1 - Verbundwerkstoffe aus PVC-weich und wasserlöslichen Polymeren sowie Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE10329669A1
Application number: DE10329669A
Authority: DE
Inventors: Michael Meyer; Renate Hänsel
Original assignee: FORSCH LEDER und KUNSTSTOFFBAH; Forschungsinstitut fur Leder und Kunststoffbahnen Ggmbh
Current assignee: FORSCH LEDER und KUNSTSTOFFBAH; Forschungsinstitut fur Leder und Kunststoffbahnen Ggmbh
Priority date: 2002-07-09
Filing date: 2003-07-01
Publication date: 2005-01-20

Abstract

Die Erfindung betrifft eine PVC-weich-Folie, eine PVC-weich-Beschichtung oder einen PVC-weich-Formkörper und ein Verfahren zu deren Behandlung, insbesondere zur Verwendung in der papierverarbeitenden Industrie. Derartiges Kunststoffmaterial lässt sich bekanntlich nicht mit wässrigen Dispersionen oder Suspensionen dauerhaft verbinden oder beschichten, da der Weichmacher offensichtlich als Trennmittel gegenüber den Produkten wirkt. Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die Trennwirkung des Weichmachers an der Oberfläche zu beseitigen. Die erfindungsgemäße PVC-weich-Folie sowie PVC-weich-Beschichtung oder PVC-weich-Formkörper ist gekennzeichnet durch eine mittels einer Fluorierung modifizierte, barriereartige, langzeitstabile Oberfläche mit einer Oberflächenspannung, deren polarer Anteil 10 mN/m bis 25 mN/m beträgt. Die Behandlung des PVC-Ausgangsmaterials erfolgt unter Verwendung der Gasphasenfluorierung in einem Fluor-Stickstoffgemisch.

Description

Gegenstand der Erfindung sind haftfeste Beschichtungen von PVC-weich mit wasserlöslichen Polymeren sowie und ein Verfahren zu deren Herstellung.

Bekanntlich können PVC-weich Formteile wie Schläuche, Stäbe, Profile aber auch Folien nicht dauerhaft mit in Wasser gelösten Polymeren wie z.B. Stärke, Proteinen PVA oder Polyethylenglykol beschichtet werden. Es lässt sich keine andauernde stabile Haftung der Polymere auf den Formteilen und Folien erreichen und die Schicht des wasserlöslichen Polymeren läßt sich nach der Trocknung wieder abziehen. Dies beruht vermutlich darauf, dass die auf der Oberfläche befindlichen Weichmacher eine Art Sperrschicht bilden, die offensichtlich als Trennmittel gegenüber den wasserlöslichen Polymeren wirkt. Versuche diese Trennwirkung mittels einer Korona- oder Plasmabehandlung aufzuheben brachten keinen Erfolg. Es wurde lediglich die Polarisierung der Oberfläche ohne Aufhebung der Trennwirkung erreicht. Entgegen der Erwartungen ließ sich zwischen den PVC-weich-Formteilen bzw .Folien und den wäßrigen Polymeren auch nach dieser Behandlung keine stabile Verbindung erreichen.

Daher werden bislang lediglich Polymere aus Lösungsmitteln oder Dispersionen unter Zusatz von Lösungsmitteln zur Beschichtung verwendet oder ein Primer als Haftvermittler zwischen PVC-weich und der wäßrigen Polymerlösung aufgebracht.

So lassen sich beispielsweise keine Beschichtungen aus PVC-weich mit Stärke oder Proteinen herstellen, da sich die Beschichtung leicht wieder ablösen läßt, da keine Haftung zwischen der PVC-weich Schicht und dem wasserlöslichen Polymeren erreicht wird. Ebenso lassen sich keine Gelatineschichten auf PVC-weich Formteile wie Folien, Schläuche oder auch Blutbeutel aufbringen, da sich die Gelatineschicht ebenso wieder ablöst.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, bei PVC-weich-Formteilen und auch Folien die Migration der als Trennmittel wirkenden Weichmacher aus dem Polymer an die Oberfläche des PVC weitgehend zurückzudrängen und eine dauerhafte Haftung von wässrigen Polymeren an der Oberfläche von PVC-weich zu erreichen, mit dem Ziel die Verwendungsmöglichkeiten von PVC für die kunststoffverarbeitende Industrie, aber auch für die Medizintechnik zu erweitern. Überraschenderweise kann das Problem dadurch gelöst werden, dass man das PVC-Material kurzzeitig einem Fluor-Stickstoffgemisch aussetzt, wodurch offensichtlich der an der Oberfläche des Materials vorhandene Weichmacher einerseits von der Materialoberfläche verflüchtigt und andererseits durch eine oberflächliche Vernetzungsreaktion eine neuerliche Migration an dessen Oberfläche verhindert und damit die Trennwirkung gegenüber den wasserlöslichen Polymeren aufgehoben wird.

Die Erfindung schließt die Merkmale gemäß den Patentansprüchen 1–2 ein. Die Erfindung betrifft PVC-weich-Formteile aber auch PVC-weich-Folien, deren Oberfläche mittels einer Fluorierung langzeitstabil modifiziert sind und über barriereartige Eigenschaften mit einer Oberflächenspannung verfügt, deren polarer Anteil 10 mN/m bis 25 mN/m beträgt.

Weitere Merkmale bestehen darin, dass die modifizierten PVC-weich-Formteile aber auch PVC-weich-Folien mit wasserlöslichen Polymeren haftfest beschichtet werden können. Kennzeichnend ist weiter, dass die modifizierten PVC-weich-Formteile aber auch PVC-weich-Folien nach den Ansprüchen (1–2) für die Beschichtung mit wäßrigen Polymeren auf Basis Stärke, Sojaprotein, Gelatine aber acuh Polyethylenglykolen geeignet sind. Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Behandlung der PVC-weich-Formteile aber auch PVC-weich-Folien, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass sie in einer kontinuierlich oder diskontinuierlich arbeitenden Gasphasenfluorierungsanlage mit einem Fluor-Stickstoff-Gemisch, dessen Fluoranteil 0,5 % bis 5.0 % beträgt, mit einer Fahrgeschwindigkeit von 5 bis 70 m/min oder einer Verweilzeit von 1 Sekunde bis 300 Sekunden behandelt werden. Die erfindungsgemäße PVC-weich-Folie oder der PVC-weich Formkörper besitzt den Vorteil, dass die Trennwirkung des an deren Oberfläche befindlichen und aus deren Inneren migrierenden Weichmachers weitestgehend beseitigt ist und damit für die Herstellung Beschichtungen mittels wässriger Polymerlösungen unschädlich ist.

Sie besitzt gegenüber herkömmlichen PVC-weich-Materialien ein sehr hohes langzeitstabiles Haftvermögen.

Weiter ist vorteilhaft, dass die erfindungsgemäßen Formteile oder Folien ohne Beeinträchtigung ihres Haftvermögens bis zu einem Jahr gelagert werden können. Außerdem ist es möglich auf die PVC-weich-Formteile aber auch PVC-weich-Folien wasserlösliche Polymere haftfest aufzubringen, die dann als Trägermaterial für Zwecke, die eine Schicht aus einem wasserlöslichen Polymer erfordern, verwendbar sind.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung kann der Einsatzbereich von PVC weich-Material auf Einsatzfälle erweitert werden, bei denen es aus technologischen oder aus Kostengründen günstig ist, PVC-Material anstelle von anderen Kunststoffen zu verwenden. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung des erfindungsgemäßen PVC-Materials in der medizintechnischen Industrie.

Beispiel 1:
PVC-weich-Folie mit einem Weichmachergehalt von 40 % wird in einer Gasphasenfluorierungsanlage mit einem Gasgemisch bestehend aus 0,5 % Fluor und 99,5 % Stickstoff mit einer Fahrgeschwindigkeit von 70 m/min oder einer Verweilzeit von 1 Sekunde bei Raumtemperatur behandelt. Dabei wird der polare Anteil der Oberflächenspannung von 2 mN/m auf 10 mN/m und das Haftvermögen erhöht. Der Fluorgehalt der behandelten PVC-Oberfläche betrug nach der Behandlung 1,5 at%. Danach wurden die modifizierten Oberflächen mit einer Stärkesuspension beschichtet. Es wurde eine dauerhafte feste Verbindung erreicht, die keine Trennung zwischen der Stärkeschicht und der PVC-Oberfläche erlaubte.
Beispiel 2:
PVC-weich-Folien mit einem Weichmachergehalt von 60 % wurden in einer Gasphasenfluorierungsanlage mit einem Gasgemisch bestehend aus 5 % Fluor und 95 % Stickstoff und einer Fahrgeschwindigkeit von 10 m/min oder einer Verweilzeit von 6 Sekunden bei Raumtemperatur behandelt. Dabei wird der polare Anteil der Oberflächenspannung von 2 mN/m auf 20 mN/m angehoben. Der Fluorgehalt an der Materialoberfläche betrug nach der Behandlung 5 at% und mehr. Das Ergebnis entsprach dem Ergebnis des Beispiels 1.
Beispiel 3:
Die Behandlung der PVC-weich-Folie erfolgte wie im Beispiel 2. Auf die modifizierte Oberfläche der Folie wurde eine 6 %ige Gelatinelösung als gleichmäßige Schicht in herkömmlicher Weise, wie rakeln, aufgebracht, die nach dem Trocknen fest an der Oberfläche der so behandelten Folie haftete.
Beispiel 4:
PVC-weich-Schlauch mit einem Weichmachergehalt von 60 % wird in einer Gasphasenfluorierungsanlage mit einem Gasgemisch bestehend aus 0,5 % Fluor und 99,5 % Stickstoff mit einer Fahrgeschwindigkeit von 30 m/min oder einer Verweilzeit 2 Sekunden bei Raumtemperatur behandelt. Dabei wird der polare Anteil der Oberflächenspannung von 2 mN/m auf 10 mN/m und das Haftvermögen erhöht. Der Fluorgehalt der behandelten PVC-Oberfläche betrug nach der Behandlung 1,7 at%. Danach wurden die modifizierten Oberflächen mit einer Gelatineschicht beschichtet. Es wurde eine dauerhafte feste Verbindung erreicht, die keine Trennung zwischen der Gelatineschicht und der PVC-Schicht erlaubte.
Beispiel 5
Die Behandlung der PVC-weich Oberfläche eines Blutbeutels entsprechend Beispiel 2 erlaubte eine haftfeste Beschichtung mit einer 20 %igen Suspension aus Sojaproteinisolat.
Beispiel 6
Die Behandlung der PVC-weich-Folie erfolgte wiederum wie im Beispiel 2.
Auf die modifizierte Oberfläche der Folie wurde eine 45 %ige heiße Suspension aus Maisstärke durch rakeln aufgebracht. Nach dem Trocknen haftete der Stärkefilm fest an der Oberfläche der behandelten PVC-weich-Folie.
Zusammenstellung der in Betracht gezogenen Veröffentlichungen:
1, Patentschriften:

DE-Pat 4212969 Klasse C08J 7/12
EP 0576848 Klasse C09D 11/00
EP 1088856 Klasse C08L, 29/04

2. Zeitschriften:

kleben & dichten, 1994, Heft 6, S, 21 bis 24
Kunststoffberater, 1992, Heft 5, S. 25 ff

Claims

PVC-weich-Folie, PVC-weich-Beschichtung sowie PVC-weich Formkörper, gekennzeichnet durch eine, mittels einer Fluorierung modifizierten, barriereartigen, langzeitstabilen Oberfläche mit einer Oberflächenspannung, deren polarer Anteil 10 mN/m bis 25 mN/m beträgt und deren Oberfläche über ein Haftvermögen von 4 – 25 N/15 mm verfügt.
Verfahren zur Behandlung von PVC-weich-Folien sowie von PVC weich-Beschichtungen sowie PVC-weich-Formkörper, dadurch gekennzeichnet, dass sie in einer kontinuierlich bzw. diskontinuierlich arbeitenden Gasphasenfluorierungsanlage mit einem Fluor/Stickstoffgemisch, dessen Fluoranteil 0, 5 % bis 5, 0 % beträgt, mit einer Fahrgeschwindigkeit von 5 bis 70 m/min oder einer Verweilzeit von 1 Sekunde bis 300 Sekunden behandelt werden.